第四章 缓冲溶液(大纲)

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1、第四章缓冲溶液1基本要求[TOP]1.1掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制；影响缓冲溶液pH的因素、Henderson-Hasselbalch方程式及应用；缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。1.2熟悉缓冲溶液的配制原则、方法和步骤；血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。1.3了解医学上常用的缓冲溶液的配方和标准缓冲溶液的组成。2重点难点[TOP]2.1重点缓冲溶液的概念、组成和缓冲作用的机理；影响缓冲溶液pH的因素及缓冲溶液pH的计算；缓冲溶液的配制原则、方法和步骤；缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计

2、算。2.2难点缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。3讲授学时[TOP]建议4学时4内容提要[TOP]第一节第二节第三节第四节第五节4.1第一节缓冲溶液及缓冲机制4.1.1缓冲溶液及其作用机制能够抵抗外来少量强酸、强碱，或在一定范围内稀释时，保持溶液pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。其对溶液pH的稳定作用称为缓冲作用。以足量HAc和Ac-组成的缓冲溶液为例，缓冲溶液中存在同离子效应：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)加入少量强碱（OH-）时，其接受H3O+传递的质子，使平衡右移，溶液中大量存

3、在的HAc解离以补充被OH-消耗掉的H3O+，从而保持pH基本不变。加入少量强酸（H3O+）时，大量存在的Ac-接受其传递的质子生成HAc，使平衡左移，因而[H3O+]无明显增加，保持pH基本不变。4.1.2缓冲溶液的组成缓冲溶液一般由足够浓度、一定比例的共轭酸碱对组成。组成共轭酸碱对的两种物质4称为缓冲系或缓冲对，其中共轭酸起到抗碱作用，称为抗碱成分；共轭碱起到抗酸作用，称为抗酸成分。4.2第二节缓冲溶液的pH[TOP]4.2.1缓冲溶液pH的近似计算公式（一）基本公式——Henderson-Hasselbal

4、ch方程式在HB-B-组成的缓冲溶液中，HB和B-之间存在如下质子转移平衡HB(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+B-(aq)由平衡可得[H3O+]＝Ka×(4.1)pH＝pKa+lg＝pKa+lg(4.2)此式即计算缓冲溶液pH的Henderson—Hasselbalch方程式。[B-]与[HB]的比值称为缓冲比，[B-]与[HB]之和为缓冲溶液的总浓度。（二）应用公式1.因同离子效应，c(B-)≈[B-]，c(HB)≈[HB]pH＝pKa+lg＝pKa+lg(4.3)2．因c(B-)=n(B-)/V，c(

5、HB)=n(HB)/V，代入上式得pH＝pKa+lg＝pKa+lg(4.4)3．若使用同浓度的HB和B-配制缓冲溶液，即c(B-,初始)=c(HB,初始)，因n(B-)=c(B-,初始)×V(B-)，n(HB)=c(HB,初始)×V(HB)，则pH＝pKa+lg＝pKa+lg(4.5)（三）缓冲溶液计算公式的意义1．缓冲溶液的pH主要取决于Ka。温度对Ka有影响。2．缓冲溶液的pH还取决于缓冲比c(B-)/c(HB)。3．当缓冲溶液稀释时，c(B-)/c(HB)比值基本不变，pH基本不变。44．该公式只适用于缓冲

6、溶液pH的近似计算。4.3第三节缓冲容量和缓冲范围[TOP]4.3.1缓冲容量defβ(4.7)式中dna(b)为加入的强酸或强碱的物质的量。一定时，pH改变值

7、dpH

8、愈小，则β值愈大，缓冲溶液的缓冲能力愈强。4.3.2影响缓冲容量的因素缓冲容量与缓冲溶液的总浓度c总(c总=[HB]+[B-])及[B-]、[HB]的关系β＝＝2.303×[HB][B-]/c总此式可改写为：(4.8)1.当缓冲比一定时，c总愈大，β愈大。通常c总在0.05～0.2mol·L-1之间。2.当总浓度一定时，缓冲比愈偏离1，缓冲容量愈

9、小。缓冲比等于1时，缓冲容量有最大值β最大＝2.303×(c总/2)(c总/2)/c总＝0.576c总(4.9)4.3.2缓冲范围由于缓冲比影响缓冲容量，在一定缓冲比范围内，缓冲溶液才具有缓冲能力，其相应pH范围称为缓冲范围。当缓冲比小于1/10或大于10/1时，缓冲溶液基本失去缓冲能力，故缓冲范围为pH＝pKa±1。4.4第四节缓冲溶液的配制[TOP]4.4.1缓冲溶液的配制方法1.缓冲系的选择原则(1)在缓冲溶液的缓冲范围pH=pKa±1内选择合适缓冲系。(2)一般选用总浓度在0.05～0.2mol·L-1范

10、围的缓冲系。(3)根据Henderson—Hasselbalch方程式计算所需共轭酸碱的量。2.配制方法4(1)为配制方便，常使用相同浓度的共轭酸碱配制缓冲溶液。(2)也可采用过量酸（碱）与强碱（酸）反应组成缓冲系，如：HAc（aq,过量）+NaOH(aq)═NaAc(aq)+H2O(l)。4.4.1标准缓冲溶液标准缓冲溶液性质稳定，并有一定抗稀释能力。应用于校准pH计。